LaBORATORIO DE INGENIERIA DE MANUFACTURA

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Campus Monterrey
Escuela de Ingeniería
División de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Laboratorio de Procesos de Manufactura
Práctica # 5: Troquelado de Control Numérico CNC
INTRODUCCIÓN
La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la deformación
permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la aplicación de una carga.
Una de las causas que han hecho posible la producción y popularidad de muchos objetos de
uso diario y de lujo que actualmente consideramos como de utilización normal en nuestra vida,
es la aplicación creciente de las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más
notables que podemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de
automóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo y
maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en el proceso que
nos ocupa.
Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo golpe nos
produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que sale de la prensa sin un
arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado y de la velocidad de la
operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantes cada 12 segundos.
Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor número,
sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que con una buena
operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos de mucha homogeneidad,
con diferencias de acabado entre unas y otras piezas de 0.002" y aun menos, lo cual es una
buena tolerancia hasta para piezas maquinadas.
Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminados pueden ser
troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc. La acción de las
prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es impulsada a presión contra el
material laminado. Se usa el término prensa de troquelado para distinguir estas prensas de las
prensas de forjado y extrusión. Los productos hechos de lámina se llaman troquelados o
estampados.
La importancia comercial del trabajo con láminas es significativo; existe un gran número de
productos industriales y de consumo que incluyen partes de lámina metálica: carrocerías de
automóviles y camiones, aeroplanos, piezas de ferrocarril y locomotoras, equipos de
construcción, equipo agrícola, utensilios pequeños y grandes, muebles para oficina,
computadoras y equipo de oficina, etc.
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La mayoría de los procesos con láminas metálicas se realizan a temperatura ambiente (trabajo
en frío). Excepto cuando el material es grueso, frágil o la deformación es significativa. Estos
son los casos usuales de trabajo en tibio(a 0.3 Tm) más que trabajo en caliente.
Existen 3 grandes categorías de los procesos de láminas metálicas son 1) corte, 2) doblado y
3) embutido. El corte es usado para separar láminas grandes en piezas menores, para cortar
un perímetro o hacer agujeros en una parte. El doblado y el embutido se usan para transformar
láminas de metal en partes de forma especial.
MARCO TEORICO1
Elementos de un troquel
El troquel consta de varias partes o elementos entre ellos podemos listar:
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
Porta troquel
Punzón
Piloto
Porta punzones
Sufridera
Planchador, expulsor y puente (mascarilla)
Botadores
Guías
Matriz
Boquillas
Postes
Tazas
Elevadores
Barras limitadoras o de ajuste
Figura # 1 Partes de las prensas
HERRAMIENTAS DE TRABAJO
Las herramientas que se usan para realizar el trabajo de láminas se llaman punzón, matriz,
torreta y dado. El punzón es la herramienta que se utiliza para hacer el corte a la lámina: cada
punzón contiene una forma específica para el tipo de corte que puede hacer, el dado o matriz
contiene un orificio con la forma de la perforación que hará el punzón en la lámina y es donde
penetra el punzón para cortar el material. La torreta contiene las herramientas (punzones) que
utiliza la prensa troqueladora para trabajar las laminas.
Figura # 2 Herramientas de trabajo
para la prensa troqueladora
1
a
Fuente: Groover, P. Mikell ; Fundamentos de Manufactura Moderna, 1 edición, Prentice Hall, 1997.
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CIZALLAMIENTO
Es La operación de cortar una lámina sometiéndola a esfuerzos cortantes, en forma
característica de los que se desarrollan entre un dado o matriz.
La acción de cizalla se describe en los cuatro pasos como se muestra en la figura #3, donde el
borde superior del corte(punzón) se mueve hacia abajo sobrepasando el bode estacionario
inferior de corte(dado). Cuando el punzón empieza a empujar el trabajo, ocurre una
deformación plástica en las superficies de la lámina, conforme éste se mueve hacia abajo
ocurre la penetración, en la cual comprime la lámina y corta el metal. Esta zona de penetración
es generalmente una tercera parte del espesor de la lámina. A medida que el punzón continúa
su viaje dentro del trabajo, comienza la fractura en el trabajo entre los dos bordes de corte. Si
el claro entre el punzón y el dado es correcto, las dos líneas de fractura se encuentran y el
resultado es una separación limpia del trabajo en dos piezas.
Figura # 3 Proceso de cizallado
Los bordes cizallados de la lámina tienen formas características que se muestran en la fig. #4
.Encima de la superficie de corte hay una región que se llama redondeado. Éste corresponde a
la depresión hecha por el punzón en el trabajo antes de empezar el corte. Aquí es donde
empieza la deformación plástica del trabajo; justo abajo del redondeado hay una región
relativamente lisa llamada bruñido. Esta resulta de la penetración del punzón en el material
antes de empezar la fractura. Debajo del bruñido está la zona de fractura, una superficie
relativamente tosca del bode de corte donde el movimiento continuo del punzón hacia abajo
causa la fractura del metal. Finalmente al fondo del borde esta la rebaba, un filo causado por la
elongación del metal durante la separación final de las dos piezas.
Figura # 4 Borde cizallado característico del material de trabajo
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OPERACIONES DE CIZALLADO
Punzonado (blanking)
Implica el corte de una lámina de metal a lo largo de una línea cerrada en un solo paso para
separar la pieza del material circundante, como se muestra en la fig.5a. La parte que se corta
del producto deseado en la operación y se designa con la parte o pieza deseada .El perforado
(punching) es muy similar al punzonado, excepto que la pieza que se corta se desecha y se le
llama pedacería. El material remanente es la parte deseada. La distinción se ilustra en la fig.5b
c)
Figura # 5 a) punzonado (blanking) b) perforado (punching) c) piezas fabricadas
con punzonadora
Troquelado
El troquelado es un proceso de cizallamiento que consiste en las siguientes operaciones ver
figura # 6
a) Perforado: punzonado de varios orificios en una lámina
b) Partido: corte de la lámina en 2 o más piezas
c) Muescado: remoción de piezas(o de diversas formas) de las orillas
d) Lancetado: dejar una oreja sin dejar material alguno
Las partes producidas con estos procesos tienen varios usos, en especial para ensamblarse
con otros componentes. Las laminas perforadas con orificios de 1 a 75 mm (0.040 a 3
pulgadas) se usan como filtros, cribas, en ventilación, como defensas de maquinaria, en
abatimiento de ruido y para reducir peso
Figura # 6 Operaciones de troquelado
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Estampado
El estampado de los metales se realiza por presión, donde la chapa se adapta a la forma del
molde. El estampado es una de las tareas de mecanizado más fáciles que existen, y permite un
gran nivel de automatismo del proceso cuando se trata de realizar grandes cantidades de un
producto.
El estampado se puede realizar en frío o en caliente, el estampado de piezas en caliente se
llama forja, y tiene un funcionamiento diferente al estampado en frío que se realiza en chapas
generalmente. Las chapas de acero, aluminio, plata, latón y oro son las más adecuadas para el
estampado. Una de las tareas de estampado más conocidas es la que realiza el estampado de
las caras de las monedas.
Figura # 7 Estampado de metales
PARAMETROS IMPORTANTES EN EL CORTE DE LÁMINA METÁLICA
Para el corte en láminas metálicas se deben de tener en cuenta una serie de parámetros que
son importantes los cuales son:
 Fuerza de Corte
 Claro entre el punzón y el dado
 Espesor del material,
 Tipo de metal y su resistencia
 Longitud de corte.
Fuerzas de Corte
Es importante estimar la fuerza de corte porque ésta determina el tamaño (tonelaje) de la
prensa necesaria. La fuerza de corte F en el trabajo de láminas puede determinarse por
F= StL
Donde S = resistencia al corte de la lámina,
lb
(Mpa); t= espesor del material, in(mm) y L =
in 2
longitud del borde de corte in (mm). En el punzonado, perforado, ranurado y operaciones
similares, L es la longitud del perímetro de la forma o agujero que se corta. En la determinación
de L se puede anular el efecto menor del claro.
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Si se desconoce la resistencia al corte, se puede estimar la fuerza de corte mediante el uso de
la resistencia a la tensión, de la siguiente manera:
F  0.7TS * t * L
lb
Donde TS= resistencia última a la tensión 2 (Mpa).
in
La ecuación anterior estima la fuerza de corte, suponiendo que el corte entero se hace al
mismo tiempo a todo lo largo del borde de corte.
Claro
En una operación de corte, el claro c es la distancia entre el punzón y el dado. Los claros
típicos en el prensado convencional fluctúan entre 4 y 8% del espesor de la lámina metálica t.
Si el claro es demasiado pequeño, las líneas de fractura tienden a pasar una sobre otra.
Causando un doble bruñido y requiriendo mayor fuerza de corte. Si el claro es demasiado
grande los bordes de corte pellizcan el metal y resulta una rebaba excesiva. En operaciones
especiales que requieren bordes muy rectos con en el rasurado y el perforado el claro es 1%
del espesor del material. En la figura # 8 se ilustran los efectos de una selección inapropiada de
claros.
Figura # 8 Efectos de un claro inapropiado: a) Dado demasiado pequeño ocasiona fractura en el
material y fuerzas excesivas b)claro demasiado grande ocasiona rebaba más grande
Para seleccionar el claro adecuado debemos de tomar en cuenta el tipo de lámina y su espesor
Podemos calcular el claro con la siguiente formula:
C = at
Donde c es el claro (in ó mm), a es la tolerancia y t es el espesor del material (in ó mm). La
tolerancia “a” se determina de acuerdo con el tipo de metal. Los metales se clasifican por
conveniencia en 3 grupos según la tabla # 1
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Grupo Metálico
a
Aleaciones de aluminio todos los temples 1100S y 5052S
0.045
Aleaciones de aluminio 2024ST y 6061ST; latón todos los temples; acero 0.060
suave laminado en frío acero inoxidable frío
Acero laminado en frío, dureza media; acero inoxidable, dureza media y alta
0.075
Tabla #1 Valores de tolerancia “a” para diferentes grupos de materiales
Los valores calculados del claro se pueden aplicar al punzonado convencional y a las
operaciones de perforado de agujeros para determinar el tamaño del punzón y el dado
adecuado.
La adición del valor del claro al tamaño del dado o su resta del tamaño del punzón depende de
que la parte que se corta sea un disco o pedacería, como se ilustra en la figura # 9 para una
parte circular. Debido a la geometría del borde cizallado, la dimensión exterior de la parte que
se corta de la lámina será más grande que el tamaño del agujero, por tanto, el tamaño del
punzón y el dado para una forma o parte redonda de diámetro Db se determina de la siguiente
forma:
Diámetro del punzón de corte de formas= Db – 2c
Diámetro del dado de corte de formas =Db
Los tamaños del dado y del punzón para un agujero redondo de diámetro Dh se determinan
como sigue:
Diámetro del punzón para corte de agujeros = Dh
Diámetro del dado para corte de agujeros = Dh + 2c
Para que las formas o la pedacería caigan a través del dado, la abertura del dado debe tener
un claro angular entre 0.250 y 1.5 0 de cada lado. El claro angular se muestra en la figura #10.
Figura # 9 Tamaño del dado
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Figura # 10 Claro angular
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Anidación
Por último es importante considerar el tema de anidación en las placas metálicas.
La tarea de anidación es decidir la disposición de las piezas en una chapa de metal en la
población de hojas de metal, de tal manera que se maximice la tasa de utilización del material
considerando algunos de los requisitos de procesamiento de chapa.
Tradicionalmente, la disposición de anidación se lleva a cabo de forma manual y es un proceso
que consume tiempo en función de la de habilidad y experiencia del diseñador, el diseño
óptimo no siempre se obtiene. En los últimos años, con ayuda de programas informáticos se
utilizan herramientas para llevar a cabo la distribución de los espacios en blanco de forma
automática. Sin embargo, la mayoría de los algoritmos de anidación se limitan a regular las
formas en blanco como rectángulos o polígono formas simples. En la figura # 11 se muestra un
ejemplo de optimización en el anidamiento de piezas en una placa metálica
Figura # 11 Anidamiento de piezas en una placa
metálica.
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OBJETIVOS
 El alumno comprenderá las normas de seguridad específicas aplicables a la práctica.
 El alumno conocerá los principios de operación de un maquina troqueladora CNC
 El alumno comprenderá la función y correcta utilización del equipo de seguridad requerido.
 El alumno comprenderá la operación básica de la troqueladora de control numérico y
comprenderá la correspondencia entre los parámetros de del proceso y la programación de
la máquina (Fuerza de punzon, tolerancia del claro del dado y distribución de piezas en una
placa).
 El alumno utilizará un troqueladora de control numérico para fabricar una pieza sencilla a
partir de una placa metalica.
SEGURIDAD
Para utilizar la troqueladora CNC es necesario que se adopten los siguientes cuidados:
¡ ATENCIÓN !
MOTIVO
Nunca intente manejar una máquina
herramienta hasta que este familiarizada con
su funcionamiento.
El riesgo de daño a su persona y/o a la
máquina es alto
Nunca intente montar, medir o ajustar la pieza
hasta que la máquina se haya detenido por
completo.
La inercia de las máquinas es grande y
fácilmente puede dislocar una articulación,
dañar la pie o incluso arrancar un dedo..
Antes de realizar un corte, asegúrese de que
la pieza y la herramienta estén montadas de
forma correcta y asegurados con firmeza.
Es importante des energizar los equipos para
evitar cerrar circuitos que pudieran ocasionar
un accidente.
Todo trabajo que se realice en una máquina
herramienta debe estar firmemente sujeto ya
sea con prensa, grapas o cualquier otro
dispositivo de sujeción; nunca trate de sujetar
las piezas con las manos.
Una pieza o herramienta que salga despedida
de la máquina es un proyectil de alta
peligrosidad.
Nunca intente variar las velocidades de una
máquina herramienta cuando esté en
funcionamiento.
La máquina puede sufrir daños irreparables si
los parámetros son cambiados durante la
operación.
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MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO
 Material
a) Material de la Pieza (Aluminio)
 Herramientas y equipo de seguridad
a) Herramientas Troqueladora
b) Herramientas de corte
 Equipo
a) Máquina Troqueladora CNC
PROCEDIMIENTO
 Imprimir y leer toda la práctica antes de ir al laboratorio. Preparar el pre-reporte.
 Presentarse 5 minutos antes de la hora indicada para la práctica con ropa cómoda, calzado
cerrado y fuerte, sin joyas ni cadenas y con el pre-reporte y práctica impresa y engrapada
(páginas 11 a 14).
 El instructor aplicará un examen rápido al inicio de la práctica que evaluará su comprensión
del marco teórico y también se utilizará como lista de asistencia.
 El instructor explicará la forma de realizar correctamente un de troquelado en una maquina
CNC
 El instructor explicará el funcionamiento general del software para la generación de códigos
de CNC y la forma de transferir el programa respectivo a la máquina que será utilizada
durante la práctica

Después se procederá a realiza la medición de los productos fabricados para
verificarlos.
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Práctica 5
TROQUELADO
Nombre
Matrícula
Instructor de
Laboratorio
Profesor de la
material y hora
de clase
PRE-REPORTE DE LA PRÁCTICA
 Investigue las ventajas competitivas de la maquina punzonadora comparada con la maquina
por corte de agua y corte laser.
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Calcule: a) los diámetros apropiados del punzón y el dado, b ) Fuerza de corte. De un disco de
3 in de diámetro de una tira de acero laminado en frio medio endurecido de un
cuya resistencia al corte = 45 000
1
in de grosor,
8
lb
in 2
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REPORTE DE LA PRÁCTICA
1) Describa, desde la perspectiva técnica la experiencia diseñar piezas con la troqueladora
CNC.
2) Desarrolle un código para marcar con la punzonadora la última letra de la carrera que
estudie. Ejemplo: IIS S IMA  A
IMEE IMT  T
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ENTREGA DEL PRE-REPORTE Y REPORTE DE LA PRÁCTICA
Asegúrese que su pre-reporte y reporte tenga todos los datos del recuadro de identificación y
que haya contestado todos los elementos solicitados antes de entregarlo al instructor.
Después, pase al almacén a entregar materiales, herramientas y accesorios, y asegúrese de
dejar el área de trabajo limpia y en orden antes de retirarse.
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